Теоретическая механика (Статика)

Лекция 6

Краткое содержание: Центр параллельных сил. Параллельные силы распределенные по отрезку прямой. Центр тяжести твердого тела, поверхности и линии. Способы определения координат центра тяжести.

ЦЕНТР ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ СИЛ.

ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ.

Центр параллельных сил.

Для системы параллельных сил введем понятие центра параллельных сил.

На тело действует система параллельных сил , приложенных в точках . Выберем оси координат так, чтобы ось Оz была параллельна силам.

, ,

- проекция силы на ось Oz.

Точка С с координатами называется центром параллельных сил .

- проекция силы на ось Oz.

Свойства центра параллельных сил:

1. Сумма моментов всех сил относительно точки С равна нулю

2. Если все силы повернуть на угол , не меняя точек приложения сил, то центр новой системы параллельных сил будет той же точкой С.

Параллельные силы распределенные по отрезку прямой.

а) общий случай

- интенсивность распределенной силы [Н/м],

- элементарная сила.

l – длина отрезка

Распределенная по отрезку прямой сила интенсивности q(x) эквивалентна сосредоточенной силе . Сосредоточенная сила прикладывается в точке С (центре параллельных сил) с координатой

б) постоянная интенсивность

в) интенсивность, меняющаяся по линейному закону

Центр тяжести.

Центром тяжести тела называется геометрическая точка, жестко связанная с этим телом, и являющаяся центром параллельных сил тяжести, приложенных к отдельным элементарным частицам тела.

Координаты центра тяжести неоднородного твердого тела в выбранной системе отсчета определяются следующим образом:

где

- вес единицы объема тела (удельный вес)

- Вес всего тела.

Для однородного твердого тела и формулы получают вид:

- Объем всего тела.

Если твердое тело представляет собой неоднородную поверхность, то координаты центра тяжести в выбранной системе отсчета определяются следующим образом:

где - вес единицы площади тела ,

- Вес всего тела.

Для однородной поверхности и формулы получают вид:

- Площадь поверхности.

Если твердое тело представляет собой неоднородную линию, то координаты центра тяжести в выбранной системе отсчета определяются следующим образом:

где - вес единицы длины тела ,

- Вес всего тела.

Для однородной линии и формулы получают вид:

- Длина линии.

Способы определения координат центра тяжести.

Исходя из полученных выше общих формул, можно указать конкретные способы определения координат центров тяжести тел.

1 . Симметрия. Если однородное тело имеет плоскость, ось или центр симметрии, то его центр тяжести лежит соответственно в плоскости симметрии, оси симметрии или в центре симметрии.

2. Разбиение. Тело разбивается на конечное число частей, для каждой из которых положение центра тяжести и площадь известны.

3. Дополнение. Частный случай способа разбиения. Он применяется к телам имеющим вырезы, если центры тяжести тела без выреза и вырезанной части известны.

Центр тяжести дуги окружности

Для дуги равной половине окружности , , ,

Центр тяжести площади сектора круга

Для площади равной половине круга , , ,

8

Лекция 01.11.03